分布式光伏并网发电系统电能调节装置的设计与实现

摘要

随着全球能源危机的加剧和环境污染的日益严重，世界各国都正在加大对绿色可再生能源的开发研究，寻求更多能有效改善能源和环境问题的方法。太阳能光伏发电具有清洁无污染、取之不尽用之不竭的特点，已成为广大电力科学工作者的重点研究课题，也是国家政策和智能电网建设的重点扶持对象。但由于光伏发电系统所接收的太阳能存在间歇性和随机性，也致使光伏并网发电系统存在系列问题。本课题为改善光伏并网发电系统的稳定运行和完成系统功能的扩充，采用TI公司的DSP控制芯片TMS320F28335开发了一套具有有功功率跟踪、无功功率补偿和谐波治理等功能的电能调节装置。
　　 电能调节装置是在三相瞬时无功功率理论基础上，将有功功率调节电流、无功功率补偿电流和谐波治理电流进行合成实现多功能补偿的装置。它采用ip-iq电流检测法先将电流的瞬时值通过坐标变换分解为有功功率电流和无功功率电流，经过低通滤波器滤除交流分量，再与实际的电流作差比较得到无功功率补偿电流和谐波治理电流，最后与有功功率跟踪电流合成指令电流，完成调节装置的无功功率补偿、有功功率跟踪和谐波治理等功能。
　　 本文在分析分布式光伏并网发电系统潮流管理、三相瞬时无功功率理论、ip-iq电流检测法和谐波治理技术等理论的基础上，完成多功能电能调节装置的硬件电路设计、软件程序编写、基于Simulink的控制算法仿真和系统的整体调试。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题来源、背景和意义

1．2 光伏并网发电系统研究现状及其动态

1．2．1 光伏发电系统国内外发展现状

1．2．2 光伏并网发电技术国内外的研究动态

1．3 课题研究内容及安排

第2章 电能调节装置的控制原理与结构

2．1 光伏并网系统电能潮流管理

2．2 三相瞬时无功功率理论

2．3 谐波电流和无功电流检测法

2．4 多功能补偿的设计实现

2．5 系统结构框图与控制原理

第3章 调节装置系统的硬件电路设计与实现

3．1 系统硬件设计总体结构

3．2 主电路设计

3．3 控制板电路设计

3．3．1 TMS320F28335最小系统设计

3．3．2 检测电路设计

3．3．3 CAN总线通信电路设计

3．3．3 外围电路设计

3．4 驱动板电路设计

3．4．1 开关电源设计

3．4．2 驱动电路设计

3．4．3 IGBT保护电路的设计

3．5 装置实物图

第4章 调节装置系统的软件设计与实现

4．1 系统软件总体结构

4．2 主程序设计

4．3 中断服务程序设计

4．3．1 电流、电压采样模块的DSP实现

4．3．2 瞬时无功功率的DSP实现

4．3．3 低通滤波器的DSP实现

4．3．4 电流滞环跟踪PWM控制技术的DSP实现

4．3．5 CAN总线通信的DSP实现

第5章 仿真及实验调试

5．1 MATLAB及Simulink简介

5．2 基于Simulink的模块搭建

5．2．1 ip-iq电流检测法的模块搭建

5．2．2 电流跟踪型逆变器仿真模块

5．2 仿真结果

5．3 系统调试与实验分析

5．3．1 软件的基本功能调试

5．3．2 系统模拟调试

5．3．3 现场调试

第6章 全文总结与展望

致谢

参考文献

附录A 采样子程序代码

附录B 瞬时无功功率子程序代码

附录C 低通滤波器子程序代码

附录D 电流滞环PWM子程序代码

附录E CAN总线通信子程序代码

攻读学位期间的研究成果